21-22 марта в Институте ядерной физики им. Г.И. Будкера СО РАН (ИЯФ СО РАН) проходит расширенное заседание научно-координационного совета Центра коллективного пользования «Сибирский кольцевой источник фотонов» (НКС ЦКП «СКИФ»), посвященное обсуждению готовности физического проекта ускорительного комплекса будущего источника синхротронного излучения (СИ). Эксперты дали ему свою оценку, а также обозначили возможные направления работ в рамках этого проекта. ЦКП «СКИФ» планируется использовать для исследований в области структурной вирусологии, кристаллографии белков, материаловедении и многих других.

Проект ЦКП «СКИФ» в Новосибирске реализуется в соответствии с Поручением президента РФ и является флагманом программы развития Новосибирского научного центра, известной как «Академгородок 2.0». Сибирский источник синхротронного излучения четвертого поколения в будущем станет частью отечественной сетевой инфраструктуры синхротронных и нейтронных исследований (с головной установкой ИССИ-4, НИЦ «Курчатовский институт»). ЦКП «СКИФ» – это центр коллективного пользования, который будет включать в себя не только ускорительный комплекс, но и развитую пользовательскую инфраструктуру: экспериментальные станции и лабораторный корпус. Запуск первой очереди проекта намечен на 2024 год, ориентировочная стоимость оценивается в 37,1 млрд. рублей.

план первого этажа СКИФ копия

Концептуальный строительный проект ЦКП "СКИФ": план I этажа основного здания

Расширенное заседание НКС посвящено обсуждению физического проекта ускорительного комплекса ЦКП «СКИФ». Участники дали свою оценку готовому физическому проекту, степени его проработки, а также обсудили с представителями НКС конкретные научные исследования, которые будут проводиться на Сибирском кольцевом источнике фотонов.

Главный научный сотрудник Международной межправительственной научно-исследовательской организации Объединенного института ядерных исследований, научный руководитель ускорительного комплекса NICA, член-корреспондент РАН Игорь Мешков: «Осуществление проектов по созданию источников СИ, которые мы сегодня обсуждаем, позволит вывести Россию на передовой уровень в этом направлении. Сейчас в нашей стране есть источники СИ максимум третьего поколения – физики замахнулись на создание четвертого, лучшего в мире, и для этого есть все условия.

ИЯФ СО РАН, который берется за осуществление проекта ЦКП "СКИФ", всегда был ведущей научной организацией по созданию и развитию источников синхротронного излучения – все, что имеется в России на этом научном фронте, было создано в ИЯФ СО РАН или при его активном участии. Поэтому можно быть уверенными, что проект источника СИ высочайшего уровня будет осуществлен. Техническая и научная стороны проекта, которые мы сегодня обсудили, подтверждают сказанное. В России должна была появиться такая важная инициатива.

Существует мнение, что источник синхротронного излучения в Сибири не будет востребован исследователями. Но если реально смотреть на вещи, то мы видим, что научное сообщество Сибири и Урала стоит в очереди на источники СИ ИЯФ СО РАН, есть потребность в установках с более высокими параметрами пучка (жесткость энергии, монохроматичность, когерентность излучения) – в ближайшем будущем ИЯФ СО РАН сможет обеспечить эти условия. Были бы источники, а от пользователей отбоя не будет».

Генеральный директор ФБУН ГНЦ ВБ «Вектор» Роспотребнадзора, доктор биологических наук Ринат Максютов: «Современные источники синхротронного излучения широко используются в мире для структурных исследований биологических молекул. К сожалению, в России подобные работы практически не проводятся. ГНЦ ВБ «Вектор» планирует использовать Сибирский кольцевой источник фотонов для исследований в области структурной вирусологии. Изучение структурных изменений вирусных белков в жизненном цикле вирусов позволит выявить «ахиллесову пяту», для блокирования которой будут разрабатываться новые противовирусные препараты и вакцины.

Излучение источника СИ ЦКП "СКИФ" обладает уникальными характеристиками для проведения исследований в области структурной вирусологии. Так, высокая яркость этого излучения позволит различать объекты атомарного размера в биомолекулах вирусных частиц. Когерентное излучение позволит восстанавливать структурные изменения молекул вириона в физиологических условиях. Импульсы яркого излучения длительностью несколько пикосекунд обеспечат возможность неразрушающей регистрации быстропротекающих биологических процессов, происходящих при вирусной инфекции. Определение структурных особенностей вирусных частиц будет проводиться методами малоуглового рассеяния и кристаллографии белков и их комплексов».

Первый заместитель генерального директора АО «Наука и инновации» (ГК «Росатом»), доктор технических наук Алексей Дуб: «Одной из фундаментальных задач Госкорпорации «Росатом» и научного дивизиона является разработка новых материалов для новых энергетических объектов и продуктов. Решающую возможность для этого даёт использование новых механизмов формирования свойств, природа которых лежит на микро- и мезоуровнях структурно фазовых составляющих и возможности управления их дефектностью/совершенством.

Это особенно актуально для материалов и процессов, в которых происходит энергетическое – пучковое – воздействие на структуру вещества/материала, как в процессе производства, так и в процессе эксплуатации, включая накопление напряжений. Одним из важнейших – прямых способов наблюдения и фиксации происходящих быстрых и высокоэнергетических взаимодействий – является использование синхротронного излучения и разработка методов прямой фиксации происходящих процессов. Использование возможностей ЦКП «СКИФ» существенно облегчит вопросы верификации материаловедческих исследований и цифровых моделей при разработке технологий последовательных процессов – аддитивных технологий, сварки и наплавки, актуальных задач для атомной энергетики. Мы ставим перед объединённым коллективом, в том числе в рамках соглашения между ГК «Росатом» и РАН, задачу перейти к согласованию конкретных программ совместных работ до конца мая 2019 года».

Директор Института теоретической и прикладной механики им. С.А. Христиановича СО РАН, член-корреспондент РАН Александр Шиплюк: «Фундаментальной научной задачей ИТПМ СО РАН, решаемой в рамках использования ЦКП "СКИФ", является создание методов управления процессом получения гетерогенных материалов с заданными уникальными физико-механическими свойствами, за счет применения синхротронного излучения для изучения структурно-фазового состава, как в процессе так и после высокоэнергетического воздействия на материал. Результаты этих исследований помогут разработать технологию лазерной сварки современных высокопрочных материалов (титановых и алюминиевых сплавов) для создания высокопрочных неразъемных соединений в авиа- и ракетостроении».

Ректор Новосибирского государственного технического университета (НГТУ), доктор технических наук, профессор Анатолий Батаев: «Для НГТУ проект ЦКП "СКИФ" особенно важен, потому что наши исследователи смогут получить доступ к первоклассному оборудованию. А современное оборудование всегда повышает и количество, и качество научных работ, а также позволяет привлекать в науку талантливую молодежь. Кроме того, мы рассчитываем, что наши выпускники смогут найти себе интересную работу на новом синхротроне. Специалисты НГТУ уже готовят и оборудование для этого проекта. Недавно в наших лабораториях была создана установка для изучения поведения металлов во время трения с использованием синхротронного излучения. Летом 2018 года она была опробована в Европейском центре синхротронного излучения ESRF в Гренобле, и теперь готова для работы в рамках проекта ЦКП "СКИФ"».

Ректор Новосибирского государственного университета (НГУ), член-корреспондент РАН Михаил Федорук: «Поскольку ЦКП "СКИФ" будет не единственным источником синхротронного излучения, строительство которого сейчас обсуждается, – также планируются установки в Протвино и на Дальнем Востоке, на острове Русский, – потребуются исследователи, способные работать на оборудовании такого класса сложности. По предварительным оценкам, таких специалистов потребуется не менее двухсот, и в НГУ уже сейчас работает магистерская программа подготовки молодых ученых под этот проект. У нас есть необходимая экспериментальная площадка на базе Института ядерной физики. Помимо этого, университет сотрудничает с синхротронным центром ESRF (Гренобль, Франция): наши студенты и преподаватели ездят туда для повышения квалификации, чтобы отрабатывать свои навыки и компетенции на новейшем оборудовании».

Руководитель экспериментальной станции синхротронного центра Diamond Light Source (Великобритания) Игорь Долбня (не участвовал в заседании): «Проект ЦКП "СКИФ" заслуживает самого пристального внимания: рекордно малый эмиттанс нового синхротрона открывает широкие перспективы для реализации проектов каналов вывода СИ, требующих высокой когерентности рентгеновского пучка: методов рентгеновской фотон-корреляционной спектроскопии (XPCS) для исследования низкочастотной динамики в веществе, а также для получения изображений с субмикронным (10 нм) разрешением методом птихографии. Параметры сибирского источника СИ позволят поставить его в один ряд с такими мировыми синхротронными центрами как Европейский центр синхротронного излучения ESRF (Гренобль, Франция), источник синхротронного излучения MAX-IV (Швеция) и другими».

В состав НКС ЦКП «СКИФ» входят руководители и ведущие сотрудники научно-исследовательских институтов СО РАН, ректоры университетов (НГУ и НГТУ), заместитель губернатора НСО Андрей Жуков, министр науки и инновационной политики НСО Алексей Васильев и глава рабочего поселка Кольцово Николай Красников. В расширенном заседании НКС, помимо постоянных членов, принимают участие представители научного сообщества Новосибирска, Томска, Красноярска, Калининграда и Москвы, будущие пользователи экспериментальных станций и эксперты в области ускорительной физики, представители реального сектора экономики.